Экспериментальная наука Нового времени

Становление науки в собственном смысле этого слова связано с применением в научных исследованиях метода эксперимента, который был основой теоретического естествознания. Как отмечал В.С.Степин, сама идея экспериментального исследования неявно предполагала наличие в культуре особых представлений о природе, деятельности и познающем субъекте, которые не были свойственны античной культуре, а начали формироваться в эпоху Возрождения и получили законченное выражение в Новое время. В экспериментальном исследовании субъект познания выступает в качестве активного начала, противостоящей природной материи, изменяющей ее вещи путем силового давления на них. Природный объект познается в эксперименте потому, что он поставлен в искусственно созданные условия и только благодаря этому проявляет для субъекта свои невидимые сущностные связи.

Социально-культурной предпосылкой экспериментального исследования природы явилась новая система ценностных ориентаций, которая начинает просматриваться уже в культуре Возрождения. С одной стороны, утверждается, в противовес средневековому мировоззрению, новая система гуманистических идей, связанная с концепцией человека как активно противостоящего природе в качестве мыслящего и деятельного начала. С другой - акцентируется интерес к познанию природы, которая рассматривается как поле приложения человеческих сил.

Уже в эпоху Возрождения начинает складываться новое понимание связи между природным, естественным и искусственным, создаваемым человеческой деятельностью. Традиционное христианское учение о сотворении мира Богом получает особое истолкование. По отношению к божественному разуму, который создал мир, природа рассматривается как искусственное. Деятельность же человека истолковывается как своеобразное подобие в малых масштабах актов творения. И основой этой деятельности полагается подражание природе, распознавание в ней разумного начала (законов) и следование осмысленной гармонии природы в человеческих искусствах — науке, художественном творчестве, технических изобретениях. Ценности искусственного и естественного уравниваются, а разумное изменение природы в процессе человеческой деятельности выступает не как нечто противоречащее ей, а как согласующееся с ее естественным устройством. Именно это новое отношение к природе было закреплено в категории «натура», что послужило предпосылкой для выработки принципиально нового способа познания мира: возникает идея о возможности ставить природе теоретические вопросы и получать на них ответы путем активного преобразования природных объектов.

Новые смыслы категории «природа» были связаны с формированием новых смыслов категорий «пространства» и «времени» как однородных образований и это позволило утверждать идею о возможности и воспроизводимости эксперимента в любой точке земного шара и в любое время.

Экспериментальный метод начал готовить к разработке еще Леонардо да Винчи (1452-1519). Но Леонардо жил за сто лет до этой эпохи, и у него не было соответствующих технических возможностей и условий. Не разработана была также логическая структура экспериментального метода. Эксперименту Леонардо да Винчи недоставало строгости определений и точности измерений.

Начало экспериментальному методу Нового времени положило изобретение двух важнейших инструментов: сложного микроскопа (ок. 1590 г.) и телескопа (ок. 1608 г.). Уже древние греки были знакомы с увеличительной силой линзовых стекол. Но сущность и микроскопа, и телескопа заключается в соединении нескольких увеличительных стекол. По-видимому, первоначально такое соединение произошло случайно, а не под влиянием какой-нибудь руководящей теоретической идеи. Первый микроскоп изобрел, по всей видимости, голландский шлифовальщик стекол Захарий Янсен. Первую подзорную трубу — голландский оптик Франц Липперстей.

С появлением телескопов развитие астрономии поднялось на качественно новый уровень. Были открыты четыре наиболее крупных спутника Юпитера, множество новых, не видимых невооруженным взглядом, звезд; было достоверно установлено, что туманности и галактики являются огромным скоплением звезд. Кроме того, были обнаружены темные пятна на Солнце.

Основополагающую роль в обосновании метода эксперимента сыграл Г.Галилей. Галилей и его последователи в основанной после его смерти Флорентийской академии опытов, проводили натурные эксперименты. Натурный эксперимент проводится с объектами в ситуации самой изучаемой действительности и предполагает, как правило, вмешательство экспериментатора в естественный ход событий. Галилей также ввел в научное познание мысленный эксперимент. Мысленный эксперимент предполагает задание условной ситуации, проявляющей интересующие исследователя свойства и оперирование идеализированными объектами. Галилей активно внедрял в сознание ученых своего времени мысль о том, что наука без мысленного конструирования, без идеализации, без абстракций, без обобщающих выводов, опирающихся на факты, невозможна.

Идеи Галилея о методе эксперимента наиболее продуктивно развивал Х.Гюйгенс. На основе экспериментальных исследований Гюйгенс изобрел маятниковые часы со спусковым механизмом, установил законы колебания физического маятника, заложил основы теории удара. Гюйгенс усовершенствовал телескоп, сконструировав окуляр и с помощью этого прибора открыл кольцо у Сатурна и его спутник Титан.

Продуктивность метода эксперимента была продемонстрирована в последующий период развития механики. Традиция, идущая от Галилея и Гюйгенса к Гуку и Ньютону, была связана с попытками моделировать в мысленных экспериментах с механическими устройствами силы взаимодействия между небесными телами. Например, Гук рассматривал вращение планет по аналогии с вращением тела, закрепленного на нити, а также тела, привязанного к вращающемуся колесу. Ньютон использовал аналогию между вращением Луны вокруг Земли и движением шара внутри полой сферы.

Характерно, что именно на этом пути был открыт закон всемирного тяготения. К формулировке Ньютоном этого закона привело сопоставление законов Кеплера и получаемых в мысленном эксперименте над аналоговой механической моделью математических выражений, характеризующих движение шара под действием центробежных сил.